水溶液に関する問題

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2019年 駒場東邦の問題です。

下の文章を読んで,あとの問いに答えなさい。
 水溶液には,酸性の水溶液,中性の水溶液,アルカリ性の水溶液があります。水溶液の性質は,BTB溶液を使って知ることができます。BTB溶液は酸性では黄色,中性では緑色,アルカリ性では青色を示します。塩酸,食塩水,水酸化ナトリウム水溶液にBTB溶液を入れると,それぞれ黄色,線色,青色になります。塩酸にBTB溶液を入れ,そこに水酸化ナトリウム水溶液を加えていくと液は黄色からやがて緑色になり,さらに水酸化ナトリウム水溶液を加えると液は青色になります。

・【実験1】うすい塩酸アとうすい水酸化ナトリウム水溶液Aがあります。塩酸アを10mL取りBTB溶液を入れると黄色になりました。ここに水酸化ナトリウム水溶液Aを加えましたが,Aを50mL入れても黄色のままでした。そこで,塩酸アの濃度を10分の1にうすめた塩酸イを用意し.イを10mL取り,BTB溶液を加え水酸化ナトリウム水溶液Aを加えましたが,Aを50mL入れても黄色のままでした。そこで,さらに塩酸イの濃度を10分の1にうすめた塩酸ウを用意しました。ウ10mLにBTB溶液を加えて水酸化ナトリウム水溶液Aを加えていくとAを8mL加えたところでBTB溶液の色は緑色になりました。

(1)塩酸アの濃度を50分の1にうすめた塩酸エを用意し,エを5mL取りBTB溶液を加えて水酸化ナトリウム水溶液④を加えていくと,Aを何mL加えたところでBTB溶液の色は緑色になると考えられますか。

(2)水酸化ナトリウム水溶液Aの10倍の濃度の水酸化ナトリウム水溶液Bを用意しました。塩酸アを5mLとイを5mLとウを5mL混ぜた混合溶液に,水酸化ナトリウム水溶液Bを45mL加えたところ,溶液の色は青色になりました。この溶液を緑色にするには,ア,イ,ウのどの塩酸を何mL加えればよいですか。記号と体積を答えなさい。なお,加える塩酸の体積は1~10mLの範囲とし,小数第1位まで答えなさい。
(3)塩酸アと塩酸ウは,次に示すどの物質を使って区別することができますか。その方法を解答欄に合うように答えなさい。
 使える物質:食塩  石灰石  でんぷん  ミョウバン  石灰水

【実験2】うすい塩酸とうすい水酸化ナトリウム水溶液があります(【実験1】で使ったのとは違う濃度です)。それぞれにBTB溶液を加え,ちょうど10mLずつ混ぜると混合した溶液の色は緑色になりました。はじめに試験管に水酸化ナトリウム水溶液を3.0mL取り,次に塩酸2.5mLを水酸化ナトリウム水溶液と混ざらないように試験管の内壁(内側)を伝わら せながら少しずつそっと加えたところ,下が青色,上が黄色の二層に分かれました。

(4)この試験管をそのまま24時間放置しておくと,試験管内の水溶液の様子はどのようになると考えられますか。次のア~オから最も適切なものを1つ選び,記号で答えなさい。
 ア.色は黄色一色になっている。
 イ.色は青色一色になっている。
 ウ.下が青色,上が黄色の二層に分かれたままである。
 エ.下が黄色,上が青色に逆転し,二層に分かれている。
 オ.試験管の底の方が濃い青色,水溶液の上の方が濃い黄色になっており,その間は無色透明になっている。

【実験3】次のア~力の溶液を用意し,それぞれにレモン果汁を加えて酸性にすると,すぐに色の変化するものと色が変化しないものがありました。
(5)色が変化しないものとして最も適切なものをア~力から1つ選び,記号で答えなさい。
ア.アサガオの花の汁 イ.ムラサキキャベツの汁
ウ.ぶどうジュース エ.牛乳
オ.紅茶 カ.黒豆(黒大豆)の皮の汁

【解説と解答】
(1)塩酸アを100分の1に薄めたウ10mLとA 8mLが中和します。
アを50倍に薄めたエ5mLはウ10mLと同じですから、Aは8mLで中和します。
(答え)8
(2)Aを10倍にしたB 45mLは A450mLと同じです。
ア 5mLはウ500mLと同じですからA400mLと中和します。
イ 5mLはウ50mLと同じですからA40mLと中和します。
ウ 5mLはA 4mLと中和しますので、残りは6mLです。
したがってウを10:8=ウ:6よりウを7.5mL入れれば良いことになります。
(答え)ウ 7.5
(3)塩酸の強さを表すので、石灰石に入れて気体が発生する様子を見れば良いことになります。
(答え)物質名 石灰石 変化のようす はげしく気体が発生
(4)塩酸と水酸化ナトリウムは1:1で中和します。水酸化ナトリウム水溶液3.0mLに塩酸2.5mLを入れて上が青、下が黄色になったということは下が水酸化ナトリウム水溶液、上が塩酸になっていることになります。でやがてまざっていきますから、塩酸が不足するのでアルカリ性になります。
(答え)イ
(5)牛乳は変化しません。
(答え)エ


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